JPS63312935A - 半導体リ−ドフレ−ム用銅合金材料 - Google Patents
半導体リ−ドフレ−ム用銅合金材料Info
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- JPS63312935A JPS63312935A JP15001087A JP15001087A JPS63312935A JP S63312935 A JPS63312935 A JP S63312935A JP 15001087 A JP15001087 A JP 15001087A JP 15001087 A JP15001087 A JP 15001087A JP S63312935 A JPS63312935 A JP S63312935A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はめっきを施さずにリードワイヤを直接ボンディ
ングする半導体リードフレーム用銅合金材料に関し、特
に、添加金属の殆どをＣｕ中に析出させることによって
、リードフレーム表面にめっきを施さずともり一ドワイ
ヤを直接ボンディングできるようにした半導体リードフ
レーム用銅合金材料に関する。
ングする半導体リードフレーム用銅合金材料に関し、特
に、添加金属の殆どをＣｕ中に析出させることによって
、リードフレーム表面にめっきを施さずともり一ドワイ
ヤを直接ボンディングできるようにした半導体リードフ
レーム用銅合金材料に関する。
半導体装置は高出力、多機能化が要求されており、しか
もこれらは生産性がよく低価格であることが必要とされ
ている。このような要求を満足させるために種々の開発
が進められている。半導体装置の製造工程として、マウ
ント工程、半導体素子とリードワイヤ。
もこれらは生産性がよく低価格であることが必要とされ
ている。このような要求を満足させるために種々の開発
が進められている。半導体装置の製造工程として、マウ
ント工程、半導体素子とリードワイヤ。
リード素子となるリードフレームとリードワイヤのボン
ディング工程等があり、中でもボンディング工程におい
てリード素子となるリードフレームの特性は重要な要因
となる。このリードフレームは次のような条件を満足す
れば製造工程２価格及び特性上極めて有利である。すな
わ°ち、導電率が大きいこと、引張強度が強いこと、延
性が十分で曲げ加工性がよいこと、耐熱性が十分である
こと、リードワイヤとのボンディング性がよいこと、半
田との耐候性がよいこと、耐酸化性がよいこと等がある
。このような種々の特性を全て満足するものはなかなか
得がたいが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上記
特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強度等に
おいて不十分である。従って、Ｃｕに他の元素、例えば
、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｎｉ等を添加して耐熱性や機械的強度等
を向上させている。
ディング工程等があり、中でもボンディング工程におい
てリード素子となるリードフレームの特性は重要な要因
となる。このリードフレームは次のような条件を満足す
れば製造工程２価格及び特性上極めて有利である。すな
わ°ち、導電率が大きいこと、引張強度が強いこと、延
性が十分で曲げ加工性がよいこと、耐熱性が十分である
こと、リードワイヤとのボンディング性がよいこと、半
田との耐候性がよいこと、耐酸化性がよいこと等がある
。このような種々の特性を全て満足するものはなかなか
得がたいが、銅は導電率が高く、加工性がよい等、上記
特性には有利な材料であるが、耐熱性、機械的強度等に
おいて不十分である。従って、Ｃｕに他の元素、例えば
、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｎｉ等を添加して耐熱性や機械的強度等
を向上させている。
これらの銅合金は固溶型の合金で若干の酸化性雰囲気に
さらされると表面で添加元素が選択酸化するため、リー
ドワイヤとリード素子とのボンディング性が劣化するた
め、事前にボンディング部にＡｕやＡｇのめっきを施し
てボンディング性の劣化を防止する必要がある。
さらされると表面で添加元素が選択酸化するため、リー
ドワイヤとリード素子とのボンディング性が劣化するた
め、事前にボンディング部にＡｕやＡｇのめっきを施し
てボンディング性の劣化を防止する必要がある。
しかし、めっき工程を設けることおよびＡｕ。
Ａｇ等の高価な貴金属を用いることはコストの上昇をま
ねくと言う不都合があった。
ねくと言う不都合があった。
これに対してめっきを施さずにリードワイヤを直接ボン
ディングさせる半導体用リードフレーム材が開発されて
いる。例えば、特開昭５４−１４１５４４号公報に示さ
れるものである。
ディングさせる半導体用リードフレーム材が開発されて
いる。例えば、特開昭５４−１４１５４４号公報に示さ
れるものである。
これはＣｕにＣｒまたはＺｒの少なくとも１種を所定量
添加するものであり、その量は０．３％≦Ｃｒ ＋ Ｚ
ｒ５２％（ただしＣｒの量は１．５重量％以下、またＺ
ｒは１．０重量１％以下）またはＣｕを０．３〜１．５
％、 Ｚｒを０．３〜１．０％とすることによって、機
械的強度を向上させ、導電性を保ち、かつ、めっきの不
用な半導体用リードフレーム用銅合金材料を実現してい
る。
添加するものであり、その量は０．３％≦Ｃｒ ＋ Ｚ
ｒ５２％（ただしＣｒの量は１．５重量％以下、またＺ
ｒは１．０重量１％以下）またはＣｕを０．３〜１．５
％、 Ｚｒを０．３〜１．０％とすることによって、機
械的強度を向上させ、導電性を保ち、かつ、めっきの不
用な半導体用リードフレーム用銅合金材料を実現してい
る。
しかし、従来のめっきを施さずに直接ボンディングする
半導体リードフレーム用銅合金材料によれば、添加元素
であるＺｒ、 Ｃｒの最小添加量を０．３％以上として
いるため、リードフレーム表面の選択酸化を必ずしも十
分に阻止できず１リードフレームの直接ボンディング性
を阻害する場合があり、また、導電率の低下抑制にも限
度があることが判明した。
半導体リードフレーム用銅合金材料によれば、添加元素
であるＺｒ、 Ｃｒの最小添加量を０．３％以上として
いるため、リードフレーム表面の選択酸化を必ずしも十
分に阻止できず１リードフレームの直接ボンディング性
を阻害する場合があり、また、導電率の低下抑制にも限
度があることが判明した。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、リードフレ
ーム表面の選択酸化を十分に阻止して直接ボンディング
性の向上を図り、かつ、導電率の低下を最小に抑えるこ
とができるようにするため、Ｃｕ中への固溶限が０．３
％以下の金属を添加金属として重量比で１％以下添加し
、該添加金属の殆どをＣｕ中に析出させた半導体リード
フレーム用銅合金材料を提供する。
ーム表面の選択酸化を十分に阻止して直接ボンディング
性の向上を図り、かつ、導電率の低下を最小に抑えるこ
とができるようにするため、Ｃｕ中への固溶限が０．３
％以下の金属を添加金属として重量比で１％以下添加し
、該添加金属の殆どをＣｕ中に析出させた半導体リード
フレーム用銅合金材料を提供する。
即ち、本発明の半導体リードフレーム用銅合金材料は以
下の条件を備えている。
下の条件を備えている。
（１）添加金属として、Ｃｕ中への固溶限が０．３％以
下の金属を１％以下添加する。
下の金属を１％以下添加する。
添加金属のＣｕ中への固溶限を０．３％以下とするのは
、例えば、固溶限が０．３％以上の金属を用いた場合、
添加金属のＣｕ中への固溶限が増大し、後述する析出処
理を行っても表面での酸化が固溶体型銅合金と同様とな
り、リードワイヤとのボンディング性を劣化させてしま
うためである。
、例えば、固溶限が０．３％以上の金属を用いた場合、
添加金属のＣｕ中への固溶限が増大し、後述する析出処
理を行っても表面での酸化が固溶体型銅合金と同様とな
り、リードワイヤとのボンディング性を劣化させてしま
うためである。
固溶限が０．３％以下の添加金属としては、Ｆｅ＋Ｍｇ
＋Ｚｒ＋Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂｅ、Ｐを使用することが
でき、これらの１種又は２種以上を用いることができる
。
＋Ｚｒ＋Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂｅ、Ｐを使用することが
でき、これらの１種又は２種以上を用いることができる
。
また、添加量を１％以下とするのは、例えば１％以上に
なると添加元素によるＣｕの導電率の低下が著しく、リ
ードフレームに要求される特性の１つである高導電性が
得られなくなるためである。
なると添加元素によるＣｕの導電率の低下が著しく、リ
ードフレームに要求される特性の１つである高導電性が
得られなくなるためである。
（２）添加金属の殆どをＣｕ中に析出させる。
基本的には、固溶限０．３％以下の金属を添加金属とす
ることで、添加金属の殆どがＣｕ中へ析出する。しかし
、析出処理が必要な添加金属もあり、例えば、Ｃｒ、Ｔ
ｉは溶体化処理および時効析出熱処理を行って析出を完
全なものにする。 Ｃｒ、Ｔｔ以外では必ずしも必要で
はないが析出を完全に行うためには特に時効析出熱処理
を実施することが望ましい。
ることで、添加金属の殆どがＣｕ中へ析出する。しかし
、析出処理が必要な添加金属もあり、例えば、Ｃｒ、Ｔ
ｉは溶体化処理および時効析出熱処理を行って析出を完
全なものにする。 Ｃｒ、Ｔｔ以外では必ずしも必要で
はないが析出を完全に行うためには特に時効析出熱処理
を実施することが望ましい。
以下、本発明の半導体リードフレーム用銅合金材料を詳
細に説明する。
細に説明する。
本発明の第１の実施例は以下の通りである。
Ｃｕに重量比で０．２％のＺｒを添加したＣｕ−Ｚｒ合
金を鋳造し、厚さ１５０ｍｍ０ケークを得る。これを熱
間圧延により１０ ａｍ厚さに圧延後、中間焼鈍を加え
なから冷間圧延により厚さ０．２５鶴に仕上げ、巾３０
龍に裁断して供試材とした。
金を鋳造し、厚さ１５０ｍｍ０ケークを得る。これを熱
間圧延により１０ ａｍ厚さに圧延後、中間焼鈍を加え
なから冷間圧延により厚さ０．２５鶴に仕上げ、巾３０
龍に裁断して供試材とした。
次に９０％Ｎｔ ＋ １０％Ｈ２雰囲気中で３００℃に
加熱したステージの上で、直径３０μｍのＡｕ線を超音
波ワイヤーボングーにより供試材に直接ボンディングし
た。これを引張試験により＾Ｕ線の接合強度を試験した
結果、平均１）ｇ／ｗｉｒｅ（供試材の数ｎ ＝ＪＯＯ
）の接合強度が得られた。
加熱したステージの上で、直径３０μｍのＡｕ線を超音
波ワイヤーボングーにより供試材に直接ボンディングし
た。これを引張試験により＾Ｕ線の接合強度を試験した
結果、平均１）ｇ／ｗｉｒｅ（供試材の数ｎ ＝ＪＯＯ
）の接合強度が得られた。
比較材としてＣｕ−０，２％Ｓｎ合金を同様の工程で圧
延したものでの接合強度は平均７ ｇ／ｗｉｒｅ（ｎ＝
１００）であり、Ｃｕ−０，２％Ｚｒは優れた接合強度
を示した。
延したものでの接合強度は平均７ ｇ／ｗｉｒｅ（ｎ＝
１００）であり、Ｃｕ−０，２％Ｚｒは優れた接合強度
を示した。
これらの合金の断面を調査じた結果、Ｃｕ −０，２％
Ｚｒ合金はｚｒがＣｕ−Ｚｒの析出物として析出してお
り、バルクのＺｒ濃度はＸ線マイクロアナライザーによ
る分析では殆ど検出されない濃度であった。一方Ｃｕ−
０，２％Ｓｎ合金では析出物は認められず、Ｓｎは均一
にＣｕ中に固溶していると思われる。更に、これらの材
料表面をＸＰＳ（ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で表面分析した結果
、Ｃｕ−０，２％Ｚｒ合金表面からはＣｕ２０層のみが
、Ｃｕ−０，２％Ｓｎ合金表面からはＣｕｚＯおよびＳ
ｎＯ□の層が検出され、固溶したＳｎが表面で酸化され
ている事が確認された。
Ｚｒ合金はｚｒがＣｕ−Ｚｒの析出物として析出してお
り、バルクのＺｒ濃度はＸ線マイクロアナライザーによ
る分析では殆ど検出されない濃度であった。一方Ｃｕ−
０，２％Ｓｎ合金では析出物は認められず、Ｓｎは均一
にＣｕ中に固溶していると思われる。更に、これらの材
料表面をＸＰＳ（ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ５ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で表面分析した結果
、Ｃｕ−０，２％Ｚｒ合金表面からはＣｕ２０層のみが
、Ｃｕ−０，２％Ｓｎ合金表面からはＣｕｚＯおよびＳ
ｎＯ□の層が検出され、固溶したＳｎが表面で酸化され
ている事が確認された。
このＳｎｕｇがｈ線の接合強度を低下させたものと考え
られる。このようにＣｕ中への固溶限が少ない（０，３
％以下）金属元素を添加させることにより添加した金属
元素の殆どが析出し、ベースとなるＣｕ合金中は殆ど純
銅に近い濃度となる。その結果、表面における添加元素
の酸化も少な（Ａｕ線の接合強度を劣化させることがな
いため、Ａｕ＋ Ａｇ等のめっきを施すことなく直接か
つ確実に接合することができる。
られる。このようにＣｕ中への固溶限が少ない（０，３
％以下）金属元素を添加させることにより添加した金属
元素の殆どが析出し、ベースとなるＣｕ合金中は殆ど純
銅に近い濃度となる。その結果、表面における添加元素
の酸化も少な（Ａｕ線の接合強度を劣化させることがな
いため、Ａｕ＋ Ａｇ等のめっきを施すことなく直接か
つ確実に接合することができる。
また、添加元素の添加量を０．３％以下（実施例では０
．２％Ｚｒ）とすることができるため、従来に比べて高
導電性にすることができる。
．２％Ｚｒ）とすることができるため、従来に比べて高
導電性にすることができる。
本発明゛の第２の実施例は以下の通りである。
第１の実施例のＺｒに代えて添加元素として、例えば、
ＣｒあるいはＴｉを用い、冷間圧延途中で添加金属をＣ
ｕ中へ固溶させるための熱処理として、高温での溶体化
熱処理を行い、更にこの固溶した金属を析出させるため
の時効析出熱処理を行った。得られた供試材に第１の実
施例と同様に引張試験、断面調査および表面分析を行っ
た結果、優れた接合強度、添加元素の析出、および表面
における添加元素の酸化の少ないことが確認された。
ＣｒあるいはＴｉを用い、冷間圧延途中で添加金属をＣ
ｕ中へ固溶させるための熱処理として、高温での溶体化
熱処理を行い、更にこの固溶した金属を析出させるため
の時効析出熱処理を行った。得られた供試材に第１の実
施例と同様に引張試験、断面調査および表面分析を行っ
た結果、優れた接合強度、添加元素の析出、および表面
における添加元素の酸化の少ないことが確認された。
これらの熱処理を施すことによっても何ら本発明の内容
を替えるものではなく、むしろ析出を完全に行うために
は、特に、時効析出熱処理を実施することが好ましい。
を替えるものではなく、むしろ析出を完全に行うために
は、特に、時効析出熱処理を実施することが好ましい。
以上説明した通り、本発明の半導体リードフレーム用銅
合金材料によれば、Ｃｕ中への固溶限が０．３％以下の
金属を添加金属として重量比で１％以下添加し、該添加
金属の殆どをＣｕ中に析出させたため、リードフレーム
表面の選択酸化が十分に抑制できることによって直接ボ
ンディング性の向上が図れ、かつ、固溶量が少ないこと
から添加金属による導電率の低下も最小に抑えることが
できる。また、使用可能な添加元素の種類も増やすこと
ができた。
合金材料によれば、Ｃｕ中への固溶限が０．３％以下の
金属を添加金属として重量比で１％以下添加し、該添加
金属の殆どをＣｕ中に析出させたため、リードフレーム
表面の選択酸化が十分に抑制できることによって直接ボ
ンディング性の向上が図れ、かつ、固溶量が少ないこと
から添加金属による導電率の低下も最小に抑えることが
できる。また、使用可能な添加元素の種類も増やすこと
ができた。
以上の結果に基づいて、引張強度、耐軟化性において優
れ、かつ、導電率が高い品質のリードフレームを供給す
ることができ、トランジスターからバイポーラＩＣ，更
にはＭＯＳＩＣ用のリードフレームとしても適用が可能
である。また、必要に応じて溶体化熱処理、析出熱処理
を行うことによってより強い引張強度を与えることも可
能である。
れ、かつ、導電率が高い品質のリードフレームを供給す
ることができ、トランジスターからバイポーラＩＣ，更
にはＭＯＳＩＣ用のリードフレームとしても適用が可能
である。また、必要に応じて溶体化熱処理、析出熱処理
を行うことによってより強い引張強度を与えることも可
能である。
Claims (2)
- （１）表面にめっきを施さずにＣｕ、Ａｕ、Ａｌ等のリ
ードワイヤを直接ボンディングする半導体用リードフレ
ーム材において、 Ｃｕを主成分とし、添加金属として常温でのＣｕへの固
溶限が０．３％以下の金属を１％以下添加し、前記添加
金属の殆んどをＣｕ中に析出させたことを特徴とする半
導体リードフレーム用銅合金材料 - （２）前記添加金属はＦｅ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、
Ｃｏ、Ｂｅ、Ｐの１種又は２種以上であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体リードフレーム
用銅合金材料
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15001087A JPS63312935A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体リ−ドフレ−ム用銅合金材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15001087A JPS63312935A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体リ−ドフレ−ム用銅合金材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63312935A true JPS63312935A (ja) | 1988-12-21 |
Family
ID=15487505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15001087A Pending JPS63312935A (ja) | 1987-06-16 | 1987-06-16 | 半導体リ−ドフレ−ム用銅合金材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63312935A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170932A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
| JPH04165055A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-10 | Hitachi Cable Ltd | 半導体装置用リードフレーム材 |
| CN100457309C (zh) * | 2007-06-08 | 2009-02-04 | 广州铜材厂有限公司 | 集成电路用引线框架铜合金带材的制造方法 |
-
1987
- 1987-06-16 JP JP15001087A patent/JPS63312935A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02170932A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-07-02 | Nippon Mining Co Ltd | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
| JPH04165055A (ja) * | 1990-10-29 | 1992-06-10 | Hitachi Cable Ltd | 半導体装置用リードフレーム材 |
| CN100457309C (zh) * | 2007-06-08 | 2009-02-04 | 广州铜材厂有限公司 | 集成电路用引线框架铜合金带材的制造方法 |
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